taupunktlueftung

TaupunktLueftung は、露点差に基づくインテリジェントな換気制御のための ESP32 ベースのシステムです。地下室、洗濯室、物置など湿気の多い部屋の効率的かつ完全自動のターゲット乾燥に最適です。 本システムは、屋内と屋外の温度・湿度を（SHT31 や DHT22 などのセンサー、または MQTT 経由で）測定し、露点を計算して、乾燥条件が整ったとき、つまり外気が水分を吸収できるとき（逆に湿気を持ち込まないとき）にのみ換気を動作させます。湿度制御モードでは、除湿または加湿によって目標の湿度レベルを維持しようとします。 換気はリレーで切り替えられます。最適な構成はファン2台で、乾燥した空気を取り入れ、湿った空気を排出します。これにより、対象を絞った除湿のための効果的な気流が生まれます。 ## 機能 - 対象を絞った除湿のための露点制御換気 – 露点分析アルゴリズムがその差に基づいて換気を制御します。 - WiFi 認証情報は、ブラウザでアクセスポイント（`TaupunktLueftung-Setup`）を介して設定され、永続的に保存されます。`secrets.h` を手動で編集する必要はありません。 - ライブデータ表示、リアルタイムチャート（時間別・日別・月別ビュー）、設定エリアを備えた Web インターフェース。 - **ライト/ダークデザイン（Light/Dark/System）** – ドロップダウンで切り替え可能、選択はブラウザに保存されます。 - Web インターフェース全体に対する**ログイン保護（HTTP Basic Auth）**。ユーザー名とパスワードは運用中に変更可能。 - 過冷却に対するオプションの温度保護。 - 低湿になりすぎるのを防ぐオプションの乾燥保護。 - 希望の湿度レベルを維持するためのオプションの湿度制御モード。 - **センサー故障時のフェイルセーフ**：センサーエラーが続くと、前回の状態のまま無期限に運転を続けるのではなく、安全措置として換気が自動的にオフになります。 - 境界領域でのファン/リレー保護のための遅延時間を調整可能。 - MQTT インターフェース（Publish & Subscribe）+ Home Assistant オートディスカバリー。 - モジュール式：センサーソース（ハードウェアまたは MQTT データ）を「Sensor source」エリアで直接切り替え可能。 - ファームウェアバックアップ：アップデート前に現在実行中のファームウェアを `.bin` として保存可能。 - WiFi 認証情報は、他の設定を失うことなく Web インターフェースのボタンでリセット可能。 - OTA（Over-the-Air）ファームウェアアップデートに対応。Arduino IDE から USB で最初に書き込んだ後、カスタマイズしたファームウェアは Arduino IDE から OTA アップデートするか、Web インターフェースからファームウェアファイルをアップロードして更新できます。 - パフォーマンス最適化（v4.2 以降）：CSS/JavaScript は、ページアクセスのたびに ESP32 から再読み込みするのではなく、ブラウザにキャッシュされます。WiFi 修正によりモデムスリープモードを完全に無効化（WiFi 再接続後の顕著な遅延を防止）。MQTT 再接続試行をスロットリングし、到達不能なブローカーが Web インターフェースをブロックしないようにします。 ## 必要な部品とセットアップ ### ハードウェア部品 | コンポーネント | 説明 | 参考価格（EUR） | | --- | --- | --- | | **ESP32 Dev Board**（例：DOIT） | WiFi 内蔵マイコン | 6〜10 EUR | | **SHT31 センサー（屋内、オプションで屋外）** | 温湿度、I2C、高精度 | 各 5〜8 EUR | | **DHT22 センサー（屋外、代替）** | 温湿度、デジタル単線、安価 | 3〜5 EUR | | **LED（3個）** + 抵抗（220〜470Ω） | ステータス表示：緑、黄、赤 | 1〜2 EUR | | **リレーモジュール（1チャンネル）** | 換気制御用 | 2〜4 EUR | | **ジャンパーワイヤー / ブレッドボード** | セットアップとテスト用 | 2〜5 EUR | | **エンクロージャー（オプション）** | ESP32 と配線の保護 | 3〜8 EUR | **合計コスト：** 構成と調達先に応じて約 **20〜30 EUR**。 ### セットアップと配線 **ESP32 ピン配置：** | ESP32 ピン | 機能 | 接続先 | | --- | --- | --- | | GPIO17 | DHT22 データライン | DHT22（10kΩプルアップで GND へ） – DHT22 バリアントのみ | | GPIO16 | リレー | Relay IN | | GPIO2 | 緑 LED | 抵抗 + LED | | GPIO18 | 赤 LED | 抵抗 + LED | | GPIO19 | 黄 LED | 抵抗 + LED | | GPIO21 | SDA（I2C データ） | SHT31 屋内 **および** SHT31 屋外（共有バス） | | GPIO22 | SCL（I2C クロック） | SHT31 屋内 **および** SHT31 屋外（共有バス） | | 3.3V/GND | 電源 | すべてのコンポーネント | ### 簡易 ASCII 回路図 +----------------------------+ | ESP32 Dev | | | | GPIO17 --> DHT22 data | (only DHT22 variant) | GPIO16 --> Relay IN | | GPIO2 --> Green LED | | GPIO18 --> Red LED | | GPIO19 --> Yellow LED | | GPIO21 --> SDA (SHT31) | | GPIO22 --> SCL (SHT31) | +-------------+--------------+ | 3.3V / GND LED：アノード（長いピン）→ 抵抗 → GPIO / カソード（短いピン）→ GND ### 屋外センサーの選択 このプロジェクトでは、屋外センサーとして2種類のセンサータイプに対応しています： - **SHT31（推奨）** – デジタル I2C センサー。DHT22 よりもはるかに高精度で安定しています（一般的に ±2% RH 対 DHT22 の ±2〜5% RH）。変化への応答が速く、低温でも信頼性の高い値を提供します。また、DHT22 の独自の単線タイミングよりも堅牢で干渉を受けにくい I2C プロトコルを使用します。小さな露点差に基づく制御では、センサー精度の高さが換気判断の品質に直接影響します。 - **DHT22** – より安価で精度は低いですが、I2C アドレス設定なしのシンプルな3線配線で済みます。 **SHT31 を2つ使う場合の注意：** 屋内とオプションの屋外 SHT31 はどちらも I2C を使用するため、両方のセンサーを**共有バス**（SDA = GPIO21、SCL = GPIO22）上で動作させることができます – 追加のデータラインは不要です。ESP32 が2つのセンサーを区別できるように、SHT31 にはアドレス選択用の `AD`/`ADR` ピンがあります： | センサー | ADDR/AD ピン | 設定後の I2C アドレス | | --- | --- | --- | | SHT31 屋内 | オープンまたは GND へ | `0x44`（デフォルト） | | SHT31 屋外 | **3.3V** に接続 | `0x45` | *（一部の SHT31 モジュールには追加の `AL`/`ALR` ピンがあります – これはアラーム/割り込み出力であり、アドレス選択とは関係ありません。接続しないでください。）* **屋外センサータイプの設定：** Web インターフェースで設定できる屋内/屋外モード（ハードウェアまたは MQTT）とは異なり、屋外センサーに SHT31 と DHT22 のどちらを使うかは、意図的にソースコード内の**コンパイル時設定**になっています。これにより、コンパイル時に実際に必要なセンサーライブラリだけが含まれ、フラッシュメモリを節約し、存在しない可能性のある2つ目のセンサーとの不要な I2C 通信を避けることができます。 センサータイプを変更するには： 1. `TaupunktLueftung.ino` を開きます。 2. `//#define SENSOR_TYP_AUSSEN_SHT31` という行を見つけます。 3. **SHT31 屋外**（リポジトリのデフォルト）の場合：その行を有効（コメントアウトしない）のままにします。 4. **DHT22 屋外**の場合：行頭にコメントマーカー `//` を戻し、DHT22 がピン17に接続されていることを確認します。 **自分でコンパイルせずに使えるビルド済みファームウェア：** GitHub の各 [リリース](https://github.com/mallewski/TaupunktLueftung/releases) には、**2つの既製 `.bin` ファイル** – `TaupunktLueftung_dht22.bin` と `TaupunktLueftung_sht31.bin` – が自動的に含まれています。Web インターフェースで OTA アップデート時にハードウェアに合うファイルを選択するだけで、Arduino IDE のインストールは不要です。 ### 注意事項 - **リレーモジュール：** 230V の換気ファンを切り替えるために使用できます。**注意：** 主電圧は資格のある担当者のみが接続する必要があります。 - **MQTT：** 外部センサーデータを受信するには、MQTT ブローカー（例：Mosquitto または Home Assistant）が必要です。オートディスカバリーに対応しています（Home Assistant 互換）。 - **Web インターフェース：** MQTT やセンサーソース、しきい値などのすべての設定は、ブラウザインターフェースから直接設定でき、ログイン（ユーザー名/パスワード）で保護されています。 - **初回書き込み後のデフォルト認証情報：** ユーザー名 `admin`、パスワードは自己コンパイルファームウェアの場合 `secrets.h`（`CONFIG_PASSWORD`）の値、または [...]。どちらも後で Web インターフェースの Settings → Access（Login）で変更できます。 ### ファンの推奨 小さな地下室には 100〜150 m³/h。スマートホームシステム（Home Assistant など）と連携する WiFi スマートプラグを使用することもできます。 ### 電源とデカップリング 3.3V と GND の間に、電源ピンのできるだけ近くにコンデンサを配置します。最も効果的なのは、2つのコンデンサを並列に組み合わせる方法です。短い電圧低下用の**電解コンデンサ（470〜1000 µF）**と、短い高周波ノイズスパイク用の**セラミックコンデンサ（100 nF）**です – 電解コンデンサだけでは高周波成分を十分に処理できません。 ### Home Assistant 統合（MQTT） 既存の Home Assistant センサーは、オートメーション経由でセンサーソースとして利用できます（[Guide: HA sensors via MQTT](https://github.com/mallewski/TaupunktLueftung/blob/main/docs/Anleitung_HA_Sensoren_via_MQTT.md) を参照）。 このプロジェクトが気に入った場合や役に立った場合は、コーヒーを一杯ごちそうしていただけると嬉しいです。